Turbo码与Turbo均衡技术研究

北京邮电大学硕士学位论文Turbo码与Turbo均衡技术研究姓名：王伟亮申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：乐光新20060310Turbo码与Turbo均衡技术研究作者：王伟亮学位授予单位：北京邮电大学相似文献(10条)1.期刊论文刘东华.唐朝京用于Turbo迭代译码的log-MAP算法的简化-电子与信息学报2001,23(12)对用于Turbo迭代译码的对数最大后验概率(log-MAP)译码算法进行了分析和推导.根据Turbo编译码特点以及对格图中分支路径量度特性的分析,得到了简化分支路径量度和外部信息计算的方法.并就log-MAP算法中形如ln(ex+ey)的计算作了分析和化简,进一步减小log-MAP算法的复杂性.最后给出仿真结果并进行了分析.2.学位论文刘东华Turbo码关键技术及Turbo原理的应用研究2003该文首先对Turbo码的基本编译码原理进行分析,在仿真结果的基础上对Turbo码设计中的分量码选择、交织器设计、编码器状态归零方案以及删余方式等部分关键问题进行探讨;通过考察外部信息的统计特性,设计了新的迭代停止准则和SNR估计更新器,并利用外部信息实现串联载波相位同步;最后对Turbo均衡进行简要分析.3.学位论文陈雪红利用Turbo译码的迭代特性实现联合信道的信噪比估计20051993年Berrou等人提出了Turbo码，其优越的性能是差错控制技术研究的一大突破，因而受到了广泛的关注。由于Turbo译码时需要信道信噪比信息，并且信道信噪比估计的精确性对Turbo码性能有一定的影响。而在信道环境非常恶劣的条件下，利用传统的信道参数估计方法得到的估计误差会比较大，会影响系统的可靠性。本论文研究重点是，根据Turbo迭代译码的原理，利用迭代译码产生的外部信息的统计特性，对已估计的信道信噪比进行迭代更新，使信道信噪比更接近真实值，从而提高了Turbo译码性能。本文首先分析了无线衰落信道的统计特性及其统计模型。接着介绍了Turbo码的编译码结构，并对Turbo码的性能进行了分析，在此基础上，对影响Turbo性能的几种因素进行了仿真。然后，本文介绍了几种常用的Turbo译码算法，对它们的性能和复杂度进行了比较，得出log-MAP算法最有应用前景。接着对信噪比失配对Turbo码性能的影响进行了仿真，从仿真结果可以看出，当欠失配超过一定限度时，Turbo码性能急剧下降。最后，本文介绍了传统的信道参数估计方法。接着，根据Turbo迭代译码的原理，分析了迭代译码外部信息的统计特性，提出了一种联合信道的信噪比估计方案，即利用迭代译码产生的外部信息的统计特性，对已估计的信道信噪比进行迭代更新的方案。并分别具体地在AWGN信道和衰落信道上进行了信噪比估计，同时进行了仿真，从仿真结果可以看出，联合信道信噪比估计方法，能够更好地估计信道信噪比信息，并能够成功应用到Turbo译码中，从而提高了Turbo译码的性能。4.期刊论文胡旸.尹长川.乐光新.HUYang.YINChang-chuan.YUEGuang-xin一种全新的Turbo-MIMO接收机方案-北京邮电大学学报2006,29(3)为有效克服多输入多输出(MIMO)中多发送天线引入的空间干扰,结合Turbo编码提出了一种新的、高效的接收机方案.该方案修正了Turbo软迭代译码算法,同步进行干扰检测和Turbo译码,从信息论的角度可以更充分地利用接收的信息.多接收天线可以对判决似然比和迭代译码的外部信息提供分集增益,进一步提高系统性能.该方案克服了传统的空时技术,比如空时分组码(STBC)和空时层处理(BLAST)的发送天线、发送时隙以及接收天线间的约束限制.从系统性能和迭代参数两方面进行仿真证实了算法的有效性.5.学位论文陈晓衡LDPC编码MIMO系统的性能分析与设计优化2007如何在频谱受限、功率受限的无线与移动信道上实现高带宽的可靠通信，一直是通信业界研究的热点。二十世纪九十年代以来，Turbo码、LDPC码等一系列逼近Shannon性能限的纠错编码被发现，成为信道编码理论研究的重要里程碑，成为3G、B3G与4G系统的参考标准。多发送天线、多接收天线(MIMO)技术，为通信系统提供了分集增益与多路复用增益，提高了通信的频谱效率，减少了无线与移动信道上衰落对于通信系统的不利影响。如何将LDPC码与MIMO系统结合起来，并针对MIMO系统设计与优化LDPC码，成为当前研究的一大热点。因子图、和积算法与EXYT图是理解与设计迭代译码系统的重要工具，本文将以2×2平坦Rayleigh衰落信道为例，将这些工具应用到LDPC编码MIMO系统中，对系统进行分析、设计与优化。本论文的研究和创新工作主要包括以下内容：(1)阐述了MIMO系统的原理，从信道分解与互信息量最大化两个角度详细推导了MIMO系统的信道容量。介绍了当前主流的空时编码系统，如空时网格码(STTC)、空时分组码(STBC)、分层空时系统(BLAST)。总结了MIMO技术的研究现状与发展方向。(2)介绍了规则与非规则LDPC码的构造与Tanner图表示，详细推导了LDPC码消息传递译码算法，阐述了密度进化算法的原理。(3)综述了LDPC编码MIMO系统与其竞争方案的研究现状，总结了主要的尚待解决的问题，提出了LDPC码与MIMO调制器的串行级联系统方案，通过理论推导与仿真，进行了全面的讨论。(4)介绍了因子图与和积算法，深入理解了基于图的码与迭代译码算法，并基于迭代译码原理，提出了双重迭代MIMO检测器。在深入理解LDPC编码MIMO系统的基础上，设计了MIMO解调器与LDPC变量节点译码器间的和积算法，在检测器和解调器间采用迭代消息传递方案，来近似最佳联合检测/译码。(5)介绍了外部信息转移图(EXTT、图)。论述了在BEC信道、AWGN信道下如何利用EXTT图来设计LDPC码的规则。以2×2MIMO系统为例，应用线性规划与曲线拟合，来设计最大化码率的LDPC码字。(6)考虑到译码复杂度与译码精度之间的权衡，作者设计了次最优的干扰消除MIMO检测器，并与双重迭代MIMO检测器进行了对比分析。6.学位论文杜鹏新一代移动通信系统关键技术研究：Woven码及空时处理技术2004本文的研究着眼于新一代无线通信系统的无线传输技术，着重在提高频谱利用率，以及尽可能的降低发射信号的功率方面做了一些研究。具体研究了信道的编译码技术，频率选择性衰落信道下的多天线频域均衡技术以及频率平坦衰落信道下的空时迭代检测和译码技术。本论文的主要工作如下：本文的第二章主要从无线通信系统仿真的角度讲述无线通信信道的特性。复杂、恶劣的传播条件是移动信道的特征，这是由运动中进行无线通信这一方式本身所决定的。要有效地克服衰落的不利影响，就必须采用各种抗衰落技术，包括分集、扩频/跳频、均衡和纠错编码等。另外，信号的传输方式，如调制方式，也要作出适当的变化。而要研究移动信道中数字传输技术和各种信号处理算法，首要的工作就是深入了解移动信道本身的特征。本文的第三章研究编码技术，在前人研究成果的基础上，为了模块化地对此级联码进行迭代译码，提出了一种模块化的软输入软输出四端口处理模块，此模块可用来处理非RSC卷积码为子码的级联码，并且可以提供码字和信息比特的软信息输出，是一种模块化很强的处理模块，可用于传统的Turbo码的迭代译码，尤其在迭代均衡和迭代检测的系统中并把它运用到B3G的系统设计中。把串行级联的Turbo码和并行级联Turbo码的优异性能结合起来，提出了2×2的Woven码的方案。为了验证Woven码的性能，除了在AWGN信道下进行了仿真之外，还建立了一个简单的基于多码道，多时隙的B3G的基本模型，研究了多接收天线的接收性能，并给出了空时联合信道估计的方法，理论分析和仿真结果表明，提出的2×2Woven码以适当的复杂度的代价换取具有低的误码平底的效果。本文的第四章首先讨论了单载波系统和多载波系统的比较，继而回顾了单天线系统中的频域均衡技术，比较了不同频域均衡方案的性能，在不采用编码的系统中，OFDM等效于多个并行的平坦衰落信道，在编码的系统中，OFDM才提供频率分集增益。采用判决反馈的单载波频域均衡方案，可以提供比编码的OFDM还好的性能。接着给出了多天线系统中的频域均衡方案，采用类似Alamouti的分块的空时结构，提出了多发多收的频率选择性信道下的频域均衡方案，该方案可以提供满分集增益，利用FFT的快速算法，具有低复杂度。并给出了在理想信道估计和理想信噪比估计下的多发多收的单载波的频域均衡系统的性能。本文的第五章研究了空时系统中的检测和译码的联合迭代结构，首先研究了分层空时系统的检测算法，接着探讨了单天线系统中的检测和译码的联合迭代问题，从信息论的角度出发，利用外部信息传递(EXIT)的方法，研究了外部信息的传递以提供误比特曲线瀑布区和误码平底的折中。最后把单天线的迭代检测和译码扩展到多天线系统下，提出了检测和译码的联合迭代结构，仿真结果表明，在频率平坦衰落信道下，通过联合检测和译码，系统可以提供较高信道容量的性能，这种结构可以推广到频率选择性衰落信道下。7.期刊论文张琳.刘星成.张光昭一种新颖的Turbo码迭代方法-中山大学学报(自然科学版)2002,41(4)提出了一种新颖的turbo码迭代方法.这种方法通过修正译码器之间交换的外部信息,减少了计算误差.对成员译码器分别采用MAP,Log-MAP以及MAX-Log-MAP算法时的turbo码的性能进行了仿真.仿真结果表明:用MAX-Log-MAP算法译码时,采用这种迭代方法,turbo码的BER性能得到提高,并取得了与其他两种算法相近的译码精度.8.学位论文曹海燕无线通信系统中的LDPC码、Turbo码和空时编码的研究2006多输入多输出(MIMO，Multiple-Input-Multiple-Output)链路系统能够显著地改善系统性能和提供信道容量，第四代无线通信中需要对因特网和各种多媒体服务提供高速率的数据传输和高质量的通信，因此如何在MIMO系统下利用高效的信号处理和信道编码技术来提供高速率高质量的数据传输越来越受到人们的关注。近年来，能有效抵抗信道衰落和提高信道容量的空时编码技术和高效的信道编码技术(如LDPC码，Turbo码)得到了迅速发展，成为无线通信领域编码理论的研究热点。本文研究了这些技术中的部分理论，主要体现在基于LDPC码的酉空时调制(UnitarySpace-TimeModulation。USTM)方案和基于LDPC码的差分酉空时调制(DifferentialUSTM，DUSTM)方案的两种级联的MIMO系统的迭代译码算法的研究，并利用高斯近似的密度进化理论对LDPCC-USTM的性能进行分析和LDPC码的优化设计以及快速Turbo码译码算法的研究。本文的主要及研究成果如下：1、首先系统地阐述和分析了LDPC码基于图表示的定义和基于迭代思想的和积译码算法(又称为置信传播算法)，给出了在概率差测度和对数似然比测度上的和积译码算法中变量节点和校验节点的消息更新公式，同时还研究了GF(g)(g2)的LDPC码的和积译码算法。并给出了基于GF(2'p)(p≥1)规则和非规则LDPC码在高斯噪声信道下的仿真性能曲线图，分析讨论了不同码集的LDPC码性能差异的原因。2、提出将高效的LDPC码与酉空时调制(USTM，UnitarySpace-TimeModulation)技术相结合的级联方案的MIMO系统，并利用和积译码算法对系统进行译码。MIMO系统中采用酉空时调制可以在无CSI情况下能进行有效译码，将LDPC码与其级联可以而将LDPC码作为信道编码，系统将获得可观的编码增益。本文还将基于GF(2)的LDPC码与USTM的级联方案扩展到基于GF(g)(g2)的非二进制LDPC码。按符号对应一个酉空时信号来进行编码，和积译码过程中采用前向后向的算法来对校验节点的信息更新。仿真结果表明提出的方案具有优异的性能，二进制LPDC码编码的USTM方案比未编码有近2